【RS50】毕业论文_三分量磁通门地磁场检测装置的设计.doc文档 ㊣ 精品文档 值得下载

好，能够直接测量磁场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点，被广泛应用于各种领域。

本文分析了磁通门传感器的工作原理，详细论述了如何采用数字检波的方法进行信号处理本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设计和单片机程序。

检测装置主要由三分量磁通门传感器单片机最小系统数据采集电路和串口电路构成。

三分量磁通门传感器检测到磁场的矢量大小，输出信号经过有源滤波器和放大器处理后得到三路幅度与磁场各分量大小成正比的正弦信号。

同时对三路信号进行倍频采样，将两个周期的采样数据传送到单片机，然后单片机通过串行端口将数据发送到计算机，最后由计算机完成数据的处理和分析。

关键词三分量地磁场数字检波数据采集串行端口吉林大学本科毕业论文设计，吉林大学本科毕业论文设计摘要绪论研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义各种测磁仪器磁通门测磁仪器的研究现状检测装置的工作原理磁通门传感器的工作原理检测装置的工作原理地磁检测装置的主要功能三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计前置检测电路的设计分频电路和信号转换电路的设计驱动电路的设计选频放大电路的设计位转换器倍频采样的硬件设计根据采集电路的设计要求选择合适的采集电路的设计内部电源的设计三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计单片机介绍的软件控制程序流程图示例程序串口发送的硬件设计测试结果及分析分频器电路测试吉林大学本科毕业论文设计功率驱动电路的测试信号转换电路测试带通滤波器的测试对三分量测量的通道差异进行校正的方案设计方案通过硬件电路的调试进行校正方案通过软件编程对测量结果进行校正总结参考文献及参考资料致谢英文翻译英文翻译原文吉林大学本科毕业论文设计绪论研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义在介绍三分量磁通门地磁场检测装置之前，首先介绍下它的研究目的和意义。

检测装置主要是通过检测地磁场的大小来寻找铁磁性物质的。

铁磁性物质中很重要的类就是铁。

我国是最早发现和使用铁的国家，同时铁也是世界上发现并使用最早的种金属材料。

世界铁资源丰富，据美国地质调查所和矿业局年月的统计，世界铁矿石资源量超过亿吨，折合金属量超过亿吨。

年世界铁矿石储量亿吨储量基础亿吨，折合铁金属量分别为亿吨亿吨。

我国铁金属储量亿吨，应在俄罗斯澳大利亚加拿大巴西之后居世界第位。

截至年底，全国共查明铁矿产地处。

累计探明铁矿石储量亿吨，按全国铁矿石平均含铁品位计算，铁金属量为亿吨。

扣除历年开采与损失，尚保有铁矿石储量亿吨，铁金属亿吨。

根据年代中期地质科研部门对我国铁矿资源的预测，将全国大陆划分为个预测区，共有有望航磁异常区处，预测资源潜力亿。

其中个预测区分布在东经线以东地区，有望航磁异常区处，预测资源潜力为亿，东部地区找矿程度较高，预测资源多以隐伏矿或盲矿体分布在已知矿带的深部和周边部。

东经线以西地区，包括个预测区，有望航磁异常处，预测资源潜力为亿，西部地区找矿和研究工作程度较低或很低，尚有发现新矿区的前景。

中国的铁矿资源很丰富，但铁矿石进口量却居世界第。

近年来，中吉林大学本科毕业论文设计国主要进口铁矿石的些来源国不断调高铁矿石的出口价格。

面对这种形势，中国自己开采铁矿的需求越来越迫切。

中国铁矿资源有两个特点是贫矿多，贫矿出储量占总储量的二是多元素共生的复合矿石较多。

此外矿体复杂有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。

因此，开采铁矿不能漫无目的，我们需要有效的探测手段确保有价值的开采，所以地磁检测装置的研究是非常必要的。

本文要介绍的基于三分量磁通门测磁法的地磁检测装置就是种高效的测磁手段。

磁通门测磁法问世后不久，在第二次世界大战中就被应用于探雷探潜等方面，战后又被广泛应用于地面磁场研究航空磁测地震预报研究地下矿床勘探生物医学研究星际间磁测等领域。

几十年来，尽管测量磁场的新方法不断涌现，磁通门传感器仍以其测量灵敏度高坚固小巧使用灵活工作可靠，电路功耗低结构简单等显著优点，被普遍应用于弱磁场测量领域。

目前地磁测量所使用的测磁仪器多数是进口产品，价格昂贵，维修比较困难。

基于该现状，本文主要介绍种新型地磁检测装置。

该检测装置电路简单，测量数据的处理完全数字化，操作方便，成本较低，设计模块化，并且易于维修。

而且，与大多数测磁仪器相比，检测装置的功耗非常低，采用外部电源供电，测量数据可以通过串口发送到计算机进行处理和分析，方便研究。

下面先介绍下各种测磁仪器。

各种测磁仪器测磁仪器根据采用磁敏传感器的种类分为很多种。

已经被淘汰的是采用机械式磁敏传感器的机械式磁力仪目前应用比较广泛的磁敏传感器有磁通门式磁敏传感器质子旋进式磁敏传感器光泵式磁敏传感器吉林大学本科毕业论文设计超导量子干涉器磁敏传感器光纤式磁敏传感器半导体磁敏传感器处于研究试验阶段的测磁仪器有固体电子自旋共振磁力仪原子磁力仪等。

下面就以下几种测磁仪器做简单介绍机械式磁力仪又称作磁秤，利用个可绕固定轴自由旋转的磁棒，其偏转角的大小与外磁场强度成比例的关系来测量磁场大小。

利用磁棒放置位置的不同可以分别测定垂直磁异常和水平磁异常，其相应的仪器为垂直磁秤和水平磁秤。

由于是用重力矩来平衡磁力矩，所以只能测垂直或水平地磁场相对于个固定点的改变值。

从制造工艺上讲，要采用精度很高的设备加工机械零件和光学零件，调试过程也比较复杂。

总之，无论是操作使用还是制造工艺，跟电子测磁仪器相比，都很复杂。

机械式磁力仪于年停产，取而代之的是电子磁力仪。

超导磁力仪，是利用约瑟夫逊效应测量磁场的测磁仪器。

测量仪器应用了超导量子干涉器。

采用超导材料制成的闭合环对外磁场会产生周期效应，其磁通变化与外磁场变化成正比。

超导磁力仪正是利用这个原理来测量磁场的。

这种仪器的灵敏度可达纳特。

可制成航空磁力梯度仪，也可用于地面磁场的研究及弱磁性岩石的磁性测定。

常用在对测量精度要求高的地方，成本相对稍高些。

质子磁力仪是应用质子旋进式磁敏传感器制成的测磁仪器。

氢原子核的质子是种带有正电荷的粒子，其本身在不停地自旋，具有定的磁性。

在外磁场的作用下自旋质子将按定方向排列，称为核子顺磁性。

但其磁性甚微，只是在些磁化率很低的逆磁性物质中才能反映出来，如些碳氢氧化合物液体水酒精甘油等。

在这些样品中质子受强磁场激发而具有定方向排列，去掉外磁场，则质子在地磁场作用下将以同相位绕地磁场旋进，其旋进频率与地磁吉林大学本科毕业论文设计场有以下关系，单位为纳特。

当测定出频率以后即可计算出总磁场强度的数值。

利用这种原理制成的仪器称为质子旋进式磁力仪，或称核子旋进式磁力仪。

质子旋进磁力仪稳定性好。

温度影响小没有零点掉格精度高，可观测弱磁异常工作时不必准确定向，适于在运动状态下观测。

仪器灵敏度般为纳特。

但这类仪器的使用要受到磁场梯度范围的限制，常用于地面航空和海洋磁测等些要求准确测量出绝对磁场大小的研究领域。

我国生产的这类仪器有型海空核子旋进磁力仪灵敏度可达纳特，型地面核子旋进磁力仪灵敏度可达纳特。

光泵磁力仪是应用光泵式磁敏传感器制成的测磁仪器。

因为由光泵作用排列好的原子磁矩，在特定频率的交变电磁场的作用下，又将产生共振吸收作用，打乱原子的排列情况。

发生共振吸收现象的电磁场的频率与样品所在点的外磁场强度成比例关系，故测定这频率就可以测出外磁场的值。

常用的工作元素有铷铯氦，等。

光泵磁力仪按线路结构特点又可分为跟踪式及自激式两大类。

这类磁力仪的特点是灵敏度高，可达纳特。

可以测定总磁场强度的绝对值，没有零点掉格及温度影响，工作时不需准确定向，适于在运动条件下进行高精度快速连续测量，如航空磁测和海洋磁测等。

磁通门磁力仪又称饱和式磁力仪。

它是种电子磁力仪。

它利用高磁导率的坡莫合金作灵敏元件，在弱磁场中就能达到磁饱和。

灵敏元件的磁芯为闭合磁路，在其两边绕以匝数相同绕向相反的激励绕组，外侧是输出绕组。

对激励绕组给以交变电压，使灵敏元件达到近于饱和，若无外磁场存在，则两边磁芯产生的磁通波形对称而反向，这时讯号绕组将没有感应电压输出。

当沿元件轴向存在有外磁场，则两边磁芯在正负半周内饱和程度不，产生的磁通量不能互相抵消，吉林大学本科毕业论文设计将有感应电压脉冲输出。

其幅度与外磁场大小成正比，据此即可测定外磁场的大小。

可用于地面航空或井中磁测。

由上面的介绍可以看出磁通门测磁仪器有它自身的优势，是其他测磁仪器无法替代的。

磁通门是第种实际投入使用的电子式磁力仪。

现在的磁通门测磁仪器做得非常小型化，携带方便，仪器使用简单，成本相对比较低，因此在般测量中使用的较多。

磁通门测磁仪器的研究现状磁通门测磁仪器是利用磁芯在交变磁场激励下发生导磁特性变化从而调制被测磁场，通过对调制信号的检测实现对外磁场的测量。

磁通门测磁法以其测量范围宽分辨率高频带宽及经济实用的特点，早在世纪年代就开始应用于地磁测量，经过后来的不断完善与发展，目前已成为国际地磁相对记录的主流设备。

第台磁通门磁力仪产生于世纪年代，迄今己有多种不同类型的磁通门磁力仪。

因其分辨率频率响应动态范围和线性特性都能满足记录地磁场各分量变化的要求，具有轻便价格低廉安装调试简单和容易实现数字化等特点，所以世界大多数地磁台站都使用磁通门测磁仪器作为变化磁场的记录仪器，代替了传统的磁变仪。

国际上比较有代表性的磁通门磁力仪有加拿大的型和型磁通门磁力仪奥地利的型磁通门磁力仪英国的磁通门磁力仪美国的磁通门磁力仪。

这些磁通门磁力仪代表了该仪器技术的先进水平，它们都具有低噪声采样率高温度性能良好数字化等特点。